[发明专利]用于硫酸盐纸浆蒸煮的高硫化度蒸煮液的制备方法

说明书

本发明涉及利用来源于纸浆厂的化学品或纸浆厂常用的补充化学品制备硫酸盐纸浆工业所用的高硫化度蒸煮液的方法。

本发明考虑到了纸浆厂钠和硫之间平衡的重要性，因此，在高硫化度蒸煮，特别是在所谓改良蒸煮中应用本发明是特别有利的。

通过将纸浆厂中钠和硫的摩尔比为1.5-4的其它含钠和硫的物料与黑液一起送入反应器，在还原条件下可以制备碳酸钠含量低于传统的碱回收装置的熔体的硫化钠（Na₂S）熔体。从该熔体的溶液可以制备硫化度很高的蒸煮液。在钠与硫之比为2-3时，碳酸盐的含量很低，以致可将该溶液直接用于蒸煮。

硫化钠和与其密切相关的化学品硫氢化钠通常可以彼此互换，然而，为了满足不同硫化度的要求，它们的应用往往有所区别。根据下式，在水相中，硫化钠完全或部分水解为氢氧化钠和硫氢化钠：

在纸浆工业中，硫化度的概念通常表示为：

硫化度（%）＝ (2×NaSH)/(NaOH+NaSH) ×100%

式中，NaSH和NaOH均以摩尔单位表示。该式的意思是，例如含有硫氢化钠和氢氧化钠硫化度为40%的水溶液，其中所含氢氧化钠的摩尔数为硫氢化钠的4倍。同样，式（1）表示一种硫化度为100%的溶液。

在硫酸盐纸浆工业中通常要制备大量的硫化钠。在回收蒸煮的化学品时，是将所谓的黑液在底部为还原性的碱回收装置中煅烧。在碱回收装置的较低的区域，黑液中的硫组分被还原为硫化物状态，从而转化为硫化钠。硫酸盐纸浆厂通常是在硫化度为25-40%（白液硫化度）的条件下进行操作。当煅烧黑液时，大部分钠与二氧化碳反应生成碳酸钠。在碱回收装置的底部，硫化钠和碳酸钠的混合物形成熔体，将该熔体排放并与水反应即生成所谓的绿液。典型的绿液具有下列组成：

碳酸钠    90-105    g/l

硫化钠    20-50    g/l

氢氧化钠    15-25    g/l

（所有物质均以氢氧化钠计算）

按照硫酸盐法（牛皮纸制浆法）回收化学品会导致大量的硫进入氧化区，并主要以硫化钠（电过滤器飞灰）和二氧化硫的形式从碱回收装置中排放。如果白液的硫化度超过35%，由于从碱回收装置中大量释放出二氧化硫，便开始出现问题。因此，通常需要采用碱性介质进行洗涤以消除或大幅度地减少二氧化硫的释放量。所得的绿液可按已知的苛化法转化为白液。不同纸浆厂的白液组成可能有很大的区别，然而，其近似的浓度为：

氢氧化钠，NaOH    80-120    g/l

硫化钠，Na₂S 20-50 g/l

碳酸钠，Na₂CO₃10-30 g/l

硫酸钠，Na₂SO₄5-10 g/l

（所有物质均以氢氧化钠计算）

如果估计Na₂S完全按下式水解：

则意味着结合为碳酸盐形式的钠量通常比氢氧化物形式的钠量多20%。

众所周知，根据硫酸盐法在纸浆蒸煮的过程中，硫氢化钠的存在是有利的。硫氢化钠的存在可以提高蒸煮过程对木质素的选择性。这一效果也可通过下述表明，即在其它条件可比的情况下，增加硫化氢的含量可在同样的粘度下达到较低的卡伯值。卡伯值是木质素含量的量度，粘度是纤维素纤维强度的量度。

能够蒸煮纸浆使其尽可能达到较低的卡伯值是有意义的。这对需要将纸张漂白到高白度（90ISO）的要求特别适用。为了将纸张漂白需要用含氯的漂白化学品，从而导致产生污染环境的合成氯-碳键（TOCl-总有机氯）。为了减少含氯漂白化学品漂白的木质素排放量，业已开发出用氧气漂白的方法。该工艺在瑞典和日本正处于发展的过程中。众所周知，为了减少用含氯化学品进行漂白，可以通过所谓的改良蒸煮来提高蒸煮的选择性，使卡伯值更低。根据本发明方法的改良蒸煮是基于以下操作条件：

1.在蒸煮过程中，碱浓度应尽可能保持恒定。

2.硫化氢浓度，特别在批量脱木质阶段开始时应尽可能高。而在蒸煮结束阶段，硫化氢浓度可以较低。

3.释放出的木质素和钠离子的浓度，特别在蒸煮的最后阶段应尽可能低。